Прямое линейное преобразование для измерения деформации периферических нервов in situ во время растяжения
12 января 2024 г.
Этот протокол реализует систему стереокамер, откалиброванную с использованием прямого линейного преобразования для захвата трехмерных смещений in-situ растянутых периферических нервов. Захватывая эти смещения, можно определить деформацию, вызванную при различной степени растяжения, что информирует о пороговых значениях травм при растяжении, которые могут продвинуть науку о восстановлении нервов, зависящих от растяжения.
Для начала приобретите три прозрачных квадратных листа акрилового оргстекла. На каждом листе создайте сетку и отметьте не менее 10 точек, обеспечив минимум 30 точек по объему 3D-управления на плоскостях X, Y и Z. Сложите листы на разной высоте, чтобы захватить максимальную высоту предполагаемой записи.
С помощью дигитайзера, оснащенного ножной педалью, оцифровывайте все точки на 3D регуляторе громкости. Установите начало координат 3D-управляющего куба и определите положительные направления x и y для получения координат x, y и z. В программном интерфейсе дигитайзера установите исходную и положительную оси x и y соответственно на системе отсчета.
Откройте новый лист Excel, чтобы сохранить координаты x, y и z управляющего объема. Затем в программном интерфейсе дигитайзера установите строки формата в Excel для хранения координат 3D-управляющего объема. Поскольку координаты x, y и z оцифровываются с помощью дигитайзера и ножной педали, они записываются на открытый лист Excel.
Чтобы задокументировать их, откройте лист Excel и сохраните координаты в виде файла csv.
Обзор
В данном протоколе представлена система стереоскопической съемки, откалиброванная с помощью метода прямого линейного преобразования, предназначенная для регистрации трехмерных смещений растянутых периферических нервов in-situ. Путем фиксации этих смещений можно определить деформацию, возникающую при различных степенях растяжения, что позволит установить пороги растяжения, приводящего к травме, и будет способствовать развитию науки о восстановлении нервов при растяжении.
Основные компоненты исследования
Область науки
- Нейробиология
- Биомеханика
- Методы визуализации
Теоретическая база
- Понимание растяжения и повреждения нервов имеет решающее значение для разработки стратегий восстановления.
- Трехмерная визуализация позволяет получить представление о механике нервов.
- Калиброванные системы визуализации повышают точность измерений.
- Пороговые значения деформации могут быть использованы в клинической практике восстановления нервов.
Цель исследования
- Для регистрации и анализа смещений периферических нервов in situ.
- Для определения порогов деформации при растяжении нерва.
- Для углубления понимания механизмов восстановления нерва, зависящих от растяжения.
Используемые методы
- Приобретение прозрачных акриловых листов для нанесения разметки сетки.
- Оцифровка точек в трехмерном контрольном объеме.
- Калибровка системы стереокамер.
- Анализ деформации, вызванной различной степенью растяжения нерва.
Основные результаты
- Успешная регистрация трехмерных смещений нервов.
- Определение порогов деформации, связанных с растяжением нерва.
- Понимание механизмов повреждения нерва, вызванного растяжением.
- Потенциальное применение для совершенствования методов восстановления нервов.
Выводы
- Откалиброванная система стереовизуализации эффективно измеряет смещения нерва.
- Полученные данные способствуют пониманию механизмов растяжения нерва при травмах.
- Данное исследование поддерживает развитие методов клинического восстановления нервов.
Часто задаваемые вопросы
Практическая значимость для промышленности
Количественное измерение деформации периферического нерва in-situ в процессе растяжения позволяет восполнить критический пробел в механическом анализе рисков при разработке стратегий лечения и восстановления повреждений нервов. Данный протокол обеспечивает точную неинвазивную биомеханическую оценку, что повышает прогностическую уверенность на этапах раннего поиска и в рамках трансляционных исследований. Этот подход оптимизирует процесс принятия решений по портфелю разработок, предоставляя надежные данные о реакции нерва на механическую нагрузку, что способствует как валидации мишеней, так и оптимизации терапевтических вмешательств.
Стратегическое применение в биофармацевтических исследованиях и разработках
Первичное обнаружение и валидация мишени
- Позволяет проводить тщательное исследование биомеханики нервов в физиологических и патологических условиях растяжения.
- Обеспечивает функциональную валидацию мишеней путем количественной оценки реакции тканей на механическое напряжение.
- Позволяет снизить механические риски при разработке методов вмешательства, направленных на восстановление или защиту нервов.
- Повышает прогностическую уверенность при выборе порогов растяжения, соответствующих моделям повреждений.
Скрининг и разработка анализа
- Создает валидированную, воспроизводимую систему для измерения трехмерного смещения и деформации нерва.
- Обеспечивает получение количественных данных, подходящих для стандартизации анализа и последующих рабочих процессов скрининга.
- Обеспечивает масштабируемость и возможность повторного использования платформы для оценки перспективных соединений или устройств, влияющих на механику нерва.
- Поддерживает надежное сравнение эффектов воздействия на показатели деформации нерва.
Трансляционные и доклинические исследования
- Сопоставляет биомеханические измерения с релевантными моделями повреждения и восстановления нервов при заболеваниях.
- Обеспечивает преемственность от этапа открытия до доклинической валидации, связывая механическое напряжение с функциональными результатами.
- Помогает принимать обоснованные с учетом рисков решения о продвижении методов терапии, направленных на повышение устойчивости или регенерацию нервов.
- Способствует разработке трансляционных биомаркеров путем количественной оценки напряжения как механистической конечной точки.
Интеграция конвейеров и рабочих процессов
Данный метод интегрируется в континуум от поиска до доклинических исследований, обеспечивая возможность проверки гипотез, получение количественных данных и снижение механистических рисков при разработке методов воздействия на нервы.
- Фундаментальная биология: Обеспечивает поддержку исследований на основе гипотез о реакции нервов на растяжение и повреждение.
- Скрининг: Позволяет получать воспроизводимые количественные измерения деформации для разработки анализов и оценки соединений.
- Аналитика: Предоставляет данные о длине нерва в зависимости от времени, изменении длины и проценте деформации для проведения надежного статистического анализа.
- Трансляционные исследования: Связывает результаты фундаментальных исследований с доклиническими моделями путем количественной оценки биомеханических конечных точек, имеющих значение для клинических исходов.
- Применение в масштабах предприятия: Предлагает стандартизированную неинвазивную платформу для измерений, адаптируемую к различным моделям нервов и типам вмешательств.
Операционное и корпоративное воздействие
- Научная ценность: Повышает прогностическую достоверность и снижает механистическую неоднозначность в исследованиях повреждений нервов.
- Практическая ценность: Обеспечивает стандартизированные, воспроизводимые и масштабируемые биомеханические измерения.
- Стратегическая ценность: Улучшает процесс принятия решений о продолжении или прекращении разработки («go/no-go») и повышает эффективность использования капитала за счет предоставления практически значимых данных о деформации.
- Влияние на портфель: Позволяет проводить приоритизацию видов терапии и вмешательств, направленных на нервную ткань, с учетом рисков.
Особенности реализации
- Требуется опыт в области калибровки стереоизображений и трехмерного анализа данных.
- Необходим доступ к дигитайзерам, системам стереофотографии и аналитическому программному обеспечению (например, MATLAB).
- Требуется стандартизация процедур калибровки и отслеживания между исследовательскими группами для обеспечения воспроизводимости.
- Метод применим к различным моделям нервов, однако для разных типов тканей может потребоваться корректировка протокола.
- Надежное количественное определение деформации зависит от точности размещения маркеров и точности их отслеживания.
